大容量多電平變換器發(fā)展概述(編輯修改稿)
2025-03-01 17:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 二、大容量多電平變換器發(fā)展概述（續(xù)） ? 發(fā)展： 由于高壓大容量 IGBT、 IGCT的實(shí)用化，電流型變換器正在向直流母線電流可調(diào)（動態(tài)響應(yīng)好）、整流逆變均進(jìn)行脈寬調(diào)制（諧波含量低）的方向發(fā)展。由于其本身所固有的短路保護(hù)的特性，這種變換器應(yīng)該具有很好的發(fā)展前景，雖然控制比電壓型變換器要復(fù)雜一些，但是隨著高速處理芯片的推出，控制上復(fù)雜性都不成問題。 ? 直接高壓電壓型變換器 ? 由于控制上的相對簡單和良好的調(diào)速性能，電壓型變換器在中小容量應(yīng)用領(lǐng)域占絕對優(yōu)勢。 ? 依靠 GTO、 IGBT等器件的串并聯(lián)可實(shí)現(xiàn) 兩電平 直接高壓大功率逆變電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，但串并聯(lián)將帶來開關(guān)器件的 靜態(tài)、動態(tài)的均壓和均流 等一系列問題。技術(shù)上的不確定因素影響大，可靠性不高，且由于輸出只有兩個(gè)電平， dv/dt大，諧波含量高，電磁干擾 問題嚴(yán)重，因而在大功率換流中應(yīng)用不多。 二、大容量多電平變換器發(fā)展概述（續(xù)） ? 共模電壓問題： 共模電壓是指 電機(jī)中點(diǎn)對地電壓偏移 。高的共模電壓會危及電機(jī)繞組對外殼的絕緣。 如圖所示，設(shè)電機(jī)中點(diǎn)與電網(wǎng)接地點(diǎn)分別為 n， N，則電機(jī)共模電壓為 VnN。其表達(dá)式推導(dǎo)如下： 二、大容量多電平變換器發(fā)展概述（續(xù)） an ao nobn bo noc n c o noV V VV V VV V V??????電機(jī)相電壓為： 由電機(jī)輸入電壓三相對稱，有： 0an bn c nVVV? ? ?可得： m in{ , , }oN A N B N CNV V V V?1 ()3no ao bo c oV V V? ? ?又因： 故： nN no oNV V V??二、大容量多電平變換器發(fā)展概述（續(xù)） nNlknNVIZ?其中， ZnN為電機(jī)繞組中點(diǎn)對地阻抗。 由以上可得： 共模電壓最大值為直流母線對地電壓峰值（即線電壓峰值），最小值為直流母線對地電壓最小值（即相電壓最小值）。 ? 對電壓型逆變器來說， 輸出電壓電平越少，共模電壓幅值越高 。 電機(jī)繞組中點(diǎn)對地漏電流為： 二、大容量多電平變換器發(fā)展概述（續(xù)） ? 新型多電平電壓型變換器 在傳統(tǒng)電路中，輸出為單一的直流源，只能對一個(gè)恒定幅值的直流電壓進(jìn)行脈寬調(diào)制，輸出為幅值恒定的 PWM波。若設(shè)直流源電壓為 Vdc，以低電壓節(jié)點(diǎn)為零電位點(diǎn)，經(jīng)過電力電子變換電路之后，得到的輸出 PWM脈沖波只有兩種電平 0和 Vdc，稱之為 兩電平電路 。 兩電平直接高壓逆變器存在很高的 dv/dt和共模電壓，威脅電機(jī)繞組絕緣；為了解決串聯(lián)器件同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷的問題，發(fā)展了 多電平變換器 。 多電平電路： 如果多個(gè)直流源和電力電子器件經(jīng)過特定的拓?fù)渥儞Q，并且控制不同的直流源串聯(lián)輸出，則在變換電路的不同開關(guān)狀態(tài)下，就可以在輸出端得到不同幅值的多種電平的輸出。事實(shí)上這是通過 多個(gè)直流電源之間的不同組合 得出的，采用這種原理的變換電路稱作 多電平（ Multilevel）電路 ，用這種方法實(shí)現(xiàn)的變換器就是 多電平變換器 。 二、大容量多電平變換器發(fā)展概述（續(xù)） 日本長岡科技大學(xué)的南波江章（ A. Nabae）等人于 1980年在 IEEE工業(yè)應(yīng)用年會上提出三電平中點(diǎn)箝位式結(jié)構(gòu)以來，多電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要發(fā)展出以下三種電路： 1） 二極管箝位式 （ Diode clamped topology） 2） 電容箝位式 （ Capacitor clamped topology） 3） 直流電源隔
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